(57)【要約】【課題】  施工時間を短縮し、且つ部材点数を低減した屋根上設置装置を提供すること。【解決手段】  屋根下地材上に敷設され、棟側部位に釘孔を有する屋根瓦と、前記屋根瓦上に載置され、前記釘孔を覆う位置に貫通孔を有する支持部材と、前記支持部材の貫通孔及び前記屋根瓦の釘孔を貫通し、前記屋根下地材の少なくとも一部に挿入される固定部材と、前記貫通孔より軒側部位で前記支持部材に固定され、太陽光利用機器を設置する架台と、を備えた屋根上設置装置。【選択図】図１
2007291814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根下地材上に敷設され、棟側部位に釘孔を有する屋根瓦と、
前記屋根瓦上に載置され、前記釘孔を覆う位置に貫通孔を有する支持部材と、
前記支持部材の貫通孔及び前記屋根瓦の釘孔を貫通し、前記屋根下地材の少なくとも一部に挿入される固定部材と、
前記貫通孔より軒側部位で前記支持部材に固定され、太陽光利用機器を設置する架台と、を備えた屋根上設置装置。
【請求項２】
前記支持部材は前記貫通孔よりも棟側に延びた第１延設部を備え、該第１延設部は前記屋根瓦及び前記屋根下地材の少なくともいずれかに固定されることを特徴とする請求項１に記載の屋根上設置装置。
【請求項３】
前記支持部材は前記貫通孔に対して桁行方向に延びた第２延設部を備え、該第２延設部は前記屋根瓦及び前記屋根下地材の少なくともいずれかに固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の屋根上設置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根上設置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護や省エネルギー化のために、住宅やビルの屋上などに太陽光利用機器を設置するようになった。太陽光利用機器の一つである太陽電池装置は、出力電圧と出力電流を必要な値まで高めるため、あるいは長期にわたって太陽電池セルを保護するために、通常パッケージングして太陽電池モジュールとしている。
【０００３】
住宅の屋根瓦上に太陽電池モジュールが取り付けられる場合には、屋根瓦上に架台を組んだ状態で、この架台と太陽電池モジュールとが固定される。
【０００４】
この架台に太陽電池モジュールを固定する一般的な取付け例について、図４に基づき説明する。図中、Ｊは太陽光発電装置、１１９は架台（縦桟）、１２０は架台（横桟）、１１２は太陽電池モジュール、１２１は押え部材である。
【０００５】
具体的な架台と太陽電池装置との取付け方は、屋根瓦上に架台（縦桟）１１９を配し、この架台（縦桟）１１９上に、その方向に対し直交するように架台（横桟）１２０を配置し、その後、架台（横桟）１２０上に太陽電池モジュール１１２を設置する。そして、架台（横桟）１２０上に太陽電池モジュール１１２の片端を載せて、この片端を架台（横桟）１２０と押え部材１２１とで挟持し、ボルトなどによりこれらを挟持固定することができる。このような架台１１９、１２０を屋根上に固定するため、架台１１９、１２０と屋根下地材との間に金具を介して連結固定されている。
【０００６】
ここで、架台１１９（縦桟）を屋根瓦１２１上に固定する金具１０１の一例を図６に示す。図中、平板瓦１２１に穿孔して設けた孔より金具１２１と架台（縦桟）１１９の固定部を挿通することにより取り付けられる。さらに、金具１０１と野地板１２２とをネジ１１７によって固定していた。しかしながら、平板瓦１２１に孔を穿孔して取り付けた場合、穿孔した孔部より漏水などの問題が発生する可能性があった。この問題を解決すべく、屋根瓦１２１に孔を空けずに、軒棟方向に敷設された屋根瓦１２１の葺合せの間から、金具の一部をのぞかせ、金具１０１と機材１１９とを取り付けるものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９３８６５号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示す屋根瓦上の機器の取付け金具１０１およびその取付け金具１０１を使用した設置装置には、取付け金具１０１の一部が桟木１１９の下に挿入される構造のため、装置取り付けの際に屋根瓦１２１と桟木１１９とを釘１１７などで固定する必要もあるため、施工時間が増加する問題や部材点数が増加する問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、施工時間を短縮し、且つ部材点数を低減した屋根上設置装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の屋根上設置装置は、屋根下地材上に敷設され、棟側部位に釘孔を有する屋根瓦と、前記屋根瓦上に載置され、前記釘孔を覆う位置に貫通孔を有する支持部材と、前記支持部材の貫通孔及び前記屋根瓦の釘孔を貫通し、前記屋根下地材の少なくとも一部に挿入される固定部材と、前記貫通孔より軒側部位で前記支持部材に固定され、太陽光利用機器を設置する架台と、を備えてなることを特徴とした。
【００１０】
請求項２に記載の屋根上設置装置は、請求項１に記載の屋根上設置装置であって、前記支持部材は前記貫通孔よりも棟側に延びた第１延設部を備え、該第１延設部は前記屋根瓦及び前記屋根下地材の少なくともいずれかに固定されることを特徴とした。
【００１１】
請求項３に記載の屋根上設置装置は、請求項１又は請求項２に記載の屋根上設置装置であって、前記支持部材は前記貫通孔に対して桁行方向に延びた第２延設部を備え、該第２延設部は前記屋根瓦及び前記屋根下地材の少なくともいずれかに固定されることを特徴とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の屋根上設置装置は、屋根下地材上に敷設され、棟側部位に釘孔を有する屋根瓦と、前記屋根瓦上に載置され、前記釘孔を覆う位置に貫通孔を有する支持部材と、前記支持部材の貫通孔及び前記屋根瓦の釘孔を貫通し、前記屋根下地材の少なくとも一部に挿入される固定部材と、前記貫通孔より軒側部位で前記支持部材に固定され、太陽光利用機器を設置する架台と、を備えたことから、屋根瓦の釘孔を利用して支持部材と屋根瓦を同時に固定することができるため、部材点数の低減及び施工時間の短縮が可能となる。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の屋根上設置装置は、請求項１に記載の屋根上設置装置であって、前記支持部材は前記貫通孔よりも棟側に延びた第１延設部を備え、該第１延設部は前記屋根瓦及び前記屋根下地材の少なくともいずれかに固定されることから、上述した効果に加え、支持部材の貫通孔よりも軒側部位で支持部材を引き剥がす方向に力が働いた場合、この力点から貫通孔までの距離が第１延設部の固定位置までの距離よりも近いため、貫通孔のみで固定した場合よりも、支持部材のモーメントに起因した固定部材の抜けを抑制することができる。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の屋根上設置装置は、請求項１又は請求項２に記載の屋根上設置装置であって前記支持部材は前記貫通孔に対して桁行方向に延びた第２延設部を備え、該第２延設部は前記屋根瓦及び前記屋根下地材の少なくともいずれかに固定されることから、上述した効果に加え、例え支持部材に横揺れの地震などにより屋根瓦の桁行方向の応力が加わった場合であっても、第２延設部の存在によって支持部材の桁行方向の剛性を上げることができるため、支持部材に加わるモーメントに起因した固定部材の抜けを貫通孔のみで固定した場合よりも、さらに抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の屋根上設置装置について添付図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る屋根上設置装置であり、太陽光利用機器を設置する架台を支持部材１に固定した状態を示す概略構成図である。図中、１は支持部材、１２は貫通孔、１６は釘孔、１７は固定部材、１９は屋根下地材（桟木）、２１、２１ａ、２１ｂは屋根瓦、２２は屋根下地材（野地板）、１１９は太陽光利用機器の架台を示す。
【００１７】
本発明に係る屋根上設置装置は、図１に示すように、屋根下地材１９、２２上に屋根瓦２１を敷設し、屋根瓦２１上に支持部材１を載置して、支持部材１で太陽光利用機器を設置する架台１１９を固定するものである。
【００１８】
＜屋根瓦＞
ここで、屋根瓦２１は平板瓦、和瓦、スレート瓦など種々の瓦を適宜用いることができる。そして、釘やネジなどで屋根瓦２１と屋根下地材１９、２２とを固定するために、通常は屋根瓦２１の棟側部位には釘孔１６が空けられている。
【００１９】
＜支持部材＞
図２に本発明に係る支持部材１の一例を示す。図中、１ａは貫通孔よりも軒側の支持部材、１ｂは第１延設部、２は第２延設部、３は第１延設部材、４は第２延設部材、５は第１貫通孔、６は第２貫通孔、１２は貫通孔である。
【００２０】
支持部材１は、ステンレス、溶融亜鉛鋼板、アルミニウム、樹脂成型品などから構成される。支持部材１の形状は、太陽光利用機器の大きさ、重量などによって適宜設定すればよい。また支持部材を構成する材料に、周知のプレス加工やボーリング加工を施すことで貫通孔１２を形成することができる。また、貫通孔１２の径は、ＪＩＳＢ１００１で規定されるざくり径を参考にして、その径を決定することが好ましい。このようにすれば、支持部材１は、貫通孔の追加加工によっても所定強度を有し、且つ、後述する固定部材１７を容易に取り付けられる程度の径とすることができる。
【００２１】
さらに、図１に示したように、例えば貫通孔１２より軒側部位で折り曲げ加工して上方に突出した形状に作製すれば、屋根瓦２１と所定距離を保って支持部材１と架台１１９、１２０とを固定することが可能となるため、施工時の作業容易性が増し、架台設置にかかる施工時間を短縮することができる。
【００２２】
（第１延設部）
ここで、支持部材１は、図１に示すように貫通孔１２より棟側に延びる第１延設部１ｂを備え、この第１延設部１ｂは屋根瓦２１及び屋根下地材１９、２２の少なくともいずれかに固定されることが好ましい。屋根下地材１９、２２との固定方法としては、後述する固定部材１７を用いることができる。なお、この場合には貫通孔１２と同様の方法で第１貫通孔５を備えることができる。
【００２３】
第１延設部１ｂは、ステンレス、溶融亜鉛鋼板、アルミニウム、樹脂成型品などから構成される。支持部材１と一体成形する場合には、貫通孔１２より棟側に延びる部位で、屋根下地材１９、２２の傾斜に合わせて折り曲げ加工すればよい。また同様の材料を用いて別途、第１延設部１ｂとして新たに部材を接続する場合には、支持部材１と第１延設部１ｂとに新たに貫通孔を設け、ボルトとナットによって接続してもよいし、溶接やタッピングネジ、あるいは一方にタップを切って他方をボルトに固定してもよい。さらに、支持部材１と第１延設部１ｂとの固定部に長孔を用いることによって伸縮可能とし、ボルトで固定すれば、屋根下地材１９、２２の高さや規格が異なっていた場合でも、対応できるため好ましい。
【００２４】
支持部材１は、第１延設部１ｂを備えることで、風圧力による吹き上げ荷重によってモーメントが加わった場合であっても、貫通孔１２と第１貫通孔５との位置で固定され、尚且つ、第１貫通孔５よりも力点側の貫通孔１２でも固定されることから、支持部材１に加わるモーメントを抑制できる。その結果、このモーメントに起因した固定部材１７の抜けを抑制することができ、支持部材１が強固に固定される。
【００２５】
（第２延設部）
さらに、支持部材１は、図１に示すように貫通孔１２に対して桁行方向に延びる第２延設部２を備え、この第２延設部２は屋根瓦２１及び屋根下地材１９、２２の少なくともいずれかに固定されることが好ましい。第２延設部２、第２貫通孔６も、第１延設部１ｂ、第１貫通孔５と同様の材料、加工方法によって形成することができるため、説明を省略する。
【００２６】
第２延設部２は、特に横揺れの地震などによって屋根瓦２１の桁行方向に応力が加わった場合に有効である。なぜならば、第２延設部２を設けることで支持部材１の桁行方向における剛性が上がり、支持部材１に上述した応力が加わった場合であっても、第２延設部２剛性に起因した反発力によって、支持部材１に加わるモーメントを抑制し、固定部材１７の抜けを抑制することができるからである。
【００２７】
＜固定部材＞
固定部材１７は、鉄やステンレスなどから構成され、ダクロメッキや塗装などの防食処理を施したものが好ましい。固定部材１７の形状は、ネジ、釘、ボルトなど従来周知のものを用いることができる。また、固定部材１７の長さは、屋根瓦２１の形状や架台１１９、１２０の取付け高さ等を考慮して適宜決定される。このとき、屋根下地材１９、２２との挿入深さが深い程、屋根瓦２１及び固定部材１７を屋根下地材１９、２２とを強固に固定させることができる。作業性を考慮すると固定部材１７として、具体的には木ネジを用いることが好ましい。
【００２８】
そして、固定部材１７の径は、上述した屋根瓦２１の釘孔１６及び貫通孔１２よりも小さく、尚且つ、地域により異なる風圧力、屋根形状、太陽光利用機器にかかる吹き上げ荷重、太陽光利用機器及び架台１１９、１２０の自重、積雪が屋根から滑り落ちる際の屋根傾斜方向の荷重、地震荷重などを考慮して適宜決定される。具体的には、直径４ｍｍから直径６ｍｍの木ネジが好適に用いることができ、ネジ山形状として通常の一条ネジ以外に二条ネジやハイローネジ、片山ネジを用いることで強固に屋根下地材１９、２２に固定できる。
【００２９】
なお、固定部材１７の径の方が釘孔１６、貫通孔１２、第１貫通孔５、第２貫通孔６の径よりも大きい場合は、周知の穿孔手段であるコンクリートドリルなどを用いて施工時に容易に釘孔１６、貫通孔１２、第１貫通孔５、第２貫通孔６の径を広げることができる。
【００３０】
＜架台＞
架台１１９、１２０は、ステンレス、溶融亜鉛鋼板、アルミニウムなどから構成される。架台１１９、１２０の形状は、太陽光利用機器の大きさ、重量などによって適宜設定すればよい。図４に太陽光利用機器を取り付ける架台１１９、１２０を示す。架台１１９、１２０は、例えば図５に示すように、レール形状から成り、屋根瓦上の軒棟方向に架台（縦桟）１１９を配し、この架台（縦桟）１１９上に、桁行方向に架台（横桟）１２０を配置して、太陽光利用機器を載置固定するための架台１１９、１２０を組むことができる。なお、架台１１９、１２０は縦桟１１９、横桟１２０の両方が必須ではなく、少なくともどちらか一方でも支持部材１と固定すれば架台として充分機能することは言うまでもない。
【００３１】
＜その他＞
なお、本発明に係る屋根上設置装置において、架台１１９、１２０と固定される太陽光利用機器は、本発明の屋根上設置装置の構成要素には該当しないが、例えば太陽熱温水器、太陽光発電装置、などを用いることができる。
【００３２】
また、屋根下地材１９、２２は所定勾配を有しており、垂木等で構成された構造材の上に屋根下地材２２（野地板）やアスファルトルーフィング等により構成される。屋根下地材１９、２２には、既設の屋根瓦の位置を決める屋根下地材１９（桟木）を備えていることが好ましい。この桟木部分に屋根瓦２１及び支持部材１を固定することによって、挿入する固定部材１７の挿入深さを深くでき、屋根下地材１９、２２に対する固定部材１７の固定強度を高めることができる。
【００３３】
以上のような構成を有する本発明の屋根上設置装置によれば、屋根下地材１９、２２上に釘孔１６を有する屋根瓦２１、この釘孔１６を覆う位置に貫通孔１２を有する支持部材１の順序で載置される。このとき、屋根瓦２１の釘孔１６及び支持部材１の貫通孔１２を固定部材１７によって貫通させ、屋根下地材１９、２２の少なくとも一部に挿入させることによって、屋根瓦２１の釘孔１６を利用して支持部材１と屋根瓦２１を同時に固定することができるため、部材点数の低減及び施工時間を短縮することができる。
【００３４】
また、支持部材１は、第１延設部１ｂ及び第２延設部２を一体成形してもよい。さらに、それぞれ別に形成して第１延設部材３と第２延設部材４とを固定した場合には、上述した支持部材１の材料の端材などから本発明に係る屋根上設置装置を容易に作製することができるため、コスト低減の効果にも繋がるため好ましい。
【００３５】
そして、上述した釘孔１６、貫通孔１２、第１貫通孔５、第２貫通孔６の少なくともいずれかは、長孔であることが好ましい。長孔とは、主に略楕円形状の孔を指すこととするが、長方形の対向する辺が円弧状となっていてもよい。また、楕円の長軸は、軒棟方向に長軸があってもよいし、桁行方向に長軸があってもよい。なお、軒棟方向に長軸があった場合は、軒棟方向の屋根瓦のずれに対して位置合わせを容易とすることができ、桁行方向に長軸があった場合は、桁行方向の屋根瓦のずれに対して位置合わせを容易とすることができる。
【００３６】
＜＜本発明に係る屋根上設置装置の施工手順＞＞
次に、屋根瓦２１及び支持部材１を屋根下地材２１に取り付ける方法について添付図面に基づき詳細に説明する。
【００３７】
図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る屋根上設置装置を既築の屋根に取付ける工程を示す図である。図中、１は支持部材、１２は貫通孔、１６は釘孔、２１ａ、２１ｂは屋根瓦、１９は屋根下地材（桟木）、２２は屋根下地材（野地板）１７は固定部材である。
【００３８】
図３（ａ）は、既築の屋根構造の概略構成図である。通常、屋根下地材（野地板）２２上に、桟木１９が配置固定され、固定部材１７を屋根瓦２１の釘孔１６に貫通させて桟木１９に挿入することにより、屋根瓦２１と屋根下地材１９、２２とを固定している。
【００３９】
（第１工程）
第１工程は、既設の屋根瓦２１ａを取り外す工程である。その様子は、図３（ｂ）に示す通りである。なお、屋根下地材１９、２２の所定位置に対応する屋根瓦２１ａの取り外す方法としては、ハンマーなどで割って取り外せばよい。その後、この屋根瓦２１ａを屋根下地材１９、２２と固定していた固定部材１７をニッパーなどで取り除くことができる。
【００４０】
（第２工程）
第２工程は、支持部材１を所定位置に仮止めする工程である。その様子は、図３（ｃ）に示す通りである。なお、例えば、支持部材１に第１延設部１ｂを設けた場合は、屋根瓦２１ｂの釘孔１６と、支持部材１の貫通孔１２との位置を合わせた後、先に第１貫通孔５に固定部材１７で仮止めしてもよい。支持部材１を仮止めすることによって、作業性を向上させることができる。
【００４１】
（第３工程）
第３工程は、屋根瓦２１と支持部材１とを固定部材によって同時に固定する工程である。その様子は、図３（ｄ）に示すように支持部材１の貫通孔１２と、屋根瓦２１の釘孔１６とを固定部材１７によって貫通させ、屋根下地材１９、２２のうち少なくとも一部に挿入することで、屋根瓦２１と支持部材１とを屋根下地材１９、２２と固定している。また、第１延設部１ｂに加え、第２延設部２を設けた場合も同様に、第２貫通孔６と屋根瓦２１の釘孔１６とを固定部材１７、２２によって固定すればよい。
【００４２】
（第４工程）
第４工程は、本発明に係る支持部材１を取り付けた後、屋根瓦２１で覆う工程である。その様子は、図３（ｅ）に示す通りである。なお、ここでの屋根瓦２１は、図３（ｂ）で取り外した屋根瓦２１ａをそのまま使用してもよいし、屋根瓦２１ａに代えて新品の屋根瓦２１を敷設してもよい。
【００４３】
このとき、支持部材１の厚みによって屋根瓦２１ａと屋根瓦２１ｂとの葺合わせ部位に隙間が生じた場合は、雨水の浸入を抑制するために樹脂などを用いて止水処理を施すことが好ましい。具体的な樹脂の材料としては、ウレタンゴム、ラバーゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、又はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などが挙げられる。また、止水処理を施すために、第２延設部２に図６に示すような止水部位７を設けてもよい。この止水部位の加工も上述した曲げ加工や溶接により成形できることは言うまでもない。
【００４４】
また、支持部材１と屋根瓦２１ｂとの接触部分には、屋根瓦面を保護するために保護シートを設けることが好ましい。具体的な保護シートとしては、屋根下地用ルーフィングの瓦との接触面に接着層を設けるためにアスファルトルーフィング、ゴムアスルーフィング、及びゴムシートなどが挙げられる。
【００４５】
以上の工程で既設の屋根瓦に支持部材１を設置し、支持部材１と太陽光利用機器の架台１１９、１２０とを固定すれば、本発明に係る屋根上設置装置とすることができる。
【００４６】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００４７】
例えば、上述した屋根上設置装置の施工手順では、既設の屋根瓦２１を例にとって説明したが、新築時に屋根瓦２１を敷設するのと同時に支持部材１を取り付ければ、第１工程を省くことができ、施工時間を短縮することができる。また、勾配が緩い屋根下地材１９、２２に支持部材１を取り付ける場合には、第２工程を省略することができるため施工時間を短縮することができる。
【００４８】
また、貫通孔１２、第１貫通孔５、第２貫通孔６、釘孔１６の形状は、円形状であることが好ましく、この場合、角部が存在しないため支持部材１に応力が加わっても屋根瓦２１、支持部材１に角部を起点とした応力集中を抑制し、長期信頼性を有する屋根上設置装置を提供することができる。尚、本明細書における長孔形状、円形とは、数学的な定義のように厳密に解すべきものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る太陽光利用機器を設置する架台を支持部材１に固定した状態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る支持部材１の一例を示す斜視図である。
【図３（ａ）】既築の屋根構造の概略構成図である。
【図３（ｂ）】本発明に係る第１工程を示す図である。
【図３（ｃ）】本発明に係る第２工程を示す図である。
【図３（ｄ）】本発明に係る第３工程を示す図である。
【図３（ｅ）】本発明に係る第４工程を示す図である。
【図４】架台に太陽電池モジュールを固定する一般的な取付け例を示す図である。
【図５】本発明に係る支持部材１の変形例を示す斜視図である。
【図６】従来の架台取付け装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：支持部材
１ａ：貫通孔よりも軒側の支持部材
１ｂ：第１延設部
２：第２延設部
３：第１延設部材
４：第２延設部材
５：第１貫通孔
６：第２貫通孔
７：止水部位
１２：貫通孔
１６：釘孔
１７：固定部材
１９：屋根下地材（桟木）
２１、２１ａ、２１ｂ：屋根部材
２２：屋根下地材（野地板）
１１２：太陽電池モジュール
１１９：架台（縦桟）
１２０：架台（横桟）
１２１：押え部材
J：太陽光発電装置
【図１】
2007291814.tif 000003
【図２】
2007291814.tif 000004
【図３（ａ）】
2007291814.tif 000005
【図３（ｂ）】
2007291814.tif 000006
【図３（ｃ）】
2007291814.tif 000007
【図３（ｄ）】
2007291814.tif 000008
【図３（ｅ）】
2007291814.tif 000009
【図４】
2007291814.tif 000010
【図５】
2007291814.tif 000011
【図６】
2007291814.tif 000012